电火工品射频发火机制及其射频感度的应用简介_李锦荣

( Ha za rds of El ect romag netic Radiati on to Ordnance ) 问 题 , 简 称 “ HERO” 问 题。 “ HERO”问题目前已受到世界各国的高度
重视。
1 电火工品射频发火机制探讨
现今使用的电火工品大约 90% 是属热 桥丝型的 ,其起爆是靠埋在炸药中的桥丝受 热来实现的 ,因此 ,电火工品的感度 ,通常是 用直流或经电容器充电、放电来激发 ,用统 计试验和分析的方法来测定的。
在电火工品脚 -壳、桥丝对之间产生电压击 穿 ,引起电火工品发火。
例如: 在试验频率 1. 5M Hz下 ,典型电 火工品脚 -壳发火方式的射频阻抗为 Zp - c = 500- j 10k (Ψ) ,该阻抗的电导为
G=
R R2+
X2
=
5× 10- 6 s
如果向电火工品脚 -壳发火方式上施加
0. 5W 的射频功率 ,产生的射频电压为
平均功率 脉冲宽度×重复频率
峰值电压 = 峰值功率×阻抗
利用上述参数 ,则峰值功率将是平均功率的
1000 倍 ,峰 值电 压 将是 连续 波 电压 的 32
倍。 同样 ,即使在电火工品上施加的脉冲波
平均功率不高 ,但由于脉冲波峰值射频功率
有可能 引起电火 工品以脚 -脚发火 方式发
火 ,峰值射频电压就有可能引起电火工品以
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提供选用依据。 在电火工品电磁危害分析中 [4 ] ,由于射
频问题的复杂性 ,分析时 ,不得不做简化处 理 ,并在 简化假设的基础 上提出安全性判 据。
简化处理假设为: 武器装置既能最大限 度地接收环境电磁场的射频能量 ,也能将该 射频能量全部进入电火工品。这就是最坏情 况电磁危害分析 ( Worst Case Elect ro -magnetic Hazards)。这样 ,只要知道武器装置环 境电磁场强度及其接收特性 (等效接收天线 有效孔径 ) ,该场强 (或平均功率密度 )和等 效接收天线有效孔径之乘积 ,就可作为环境 电磁场通过武器装置进入电火工品的射频 功率 P。
was determined. Key words Elect ro-ex plosiv e devi ce ( EED) Radio -f requency ( RF) sen-
si tivi ty Initi atio n mechanism
随着各种大功率无线电发送设备的大 量应用和电子对抗的出现 ,致使武器系统周 围环境电磁场强度迅速提高。如果武器系统 及其元器件得不到适当的防护 ,则武器系统 中使用的电火工品 ,因武器装置吸收环境电 磁场的射频能量 ,就有可能产生误动作 (如 早爆 )或性能与可靠性降低 (如失效 )等意外 事故 ,即出现了电磁辐射对军械的危害
O rdna nce Indust ry , Xi′an, 710061) Abstract T he i ni tiati on mechanism o f electro-ex plo siv e device ( EED) was int roduced. T hrough analysis o f the radio f requency ( RF ) po wer fo r W orst Ca se Electro-m ag netic Hazards a nd the calculati on of t he largest no-fi ring RF pow er o f EEDS, the anti-radio -f requency abi li ty of the EED i n practi se
的热能 ,也有可能改变装药等材料的性能 ,
即出现电火工品性能的降低甚至完全失效
(瞎火 )。
2 电火工品射频感度的应用
电火工品在一定的射频测试系统中 ,有 一个敏感试验频率 ,在该敏感试验频率条件 下 ,电火工品所需的射频发火功率值最低。 试验表明 ,改变射频测试系统 ,电火工品的 敏感试验频率会发生改变 ;但在新的敏感试 验频率条件下 ,其射频发火功率却基本相 同 [3 ]。这就使实验室电火工品射频感度数据 可为实际使用状态下所应用。 因此 ,实验室 电火工品射频感度 ,可用来评定实际使用中 不同电火工品的抗射频能力 ,为研制、设计、 生产防射频电火工品服务 ,也可为使用部门
电火工品最大不发火射频功率 PMN F可 用如下公式进行计算:
PMN F = P〔 50〕 - up S - tr ( v ) Q 式中 P〔 50〕— — 50% 发火射频功率 ;
S—— 射频感度试验标准偏差 ; up—— 标准正态分布 N ( 0, 1)的下侧 P 分位数 ( R= 0. 1% , up= 3. 09) ; tr—— t 分 布 ,置信 度 r 水 平下的双 侧 r分位数 ( r= 95% , v= N - 1,若 N = 20, t 0. 95 ( 19) = 2. 09) ; N—— 分析用试探数 ; G, H—— 计算因子。 因此 ,只 要通过电 火工品射 频感度试 验 ,就可以推算出电火工品最大不发火射频 功率。 电火工品的射频感度除了用来评估不 同电火工品的抗射频能力外 ,其最大不发火 射频功率 ,还是评估武器装置对环境电磁场 是否安全的判断依据 (基准 )。
脚 -壳、桥 -桥发火方式起爆。
如果施加的射频功率较低 ,即使不能引
起电火工品发火 ,也有可能由于射频能量的
长时间作用 ,使电火工品中的电极塞、装药
等材料逐渐被加热升温而引爆 ,称为烤爆。
因此烤爆是一个缓慢过程 ,通常可通过测定
射频发火下产品作用时间的长短来判断 ;若
温度升高没有达到使产品发火 ,则逐渐积累
安全性判据为: 如果在最坏情况电磁危 害分析下 ,经分析计算表明电火工品是安全 的 ,那么在实际使用中 ,极可能是很安全的。 具体的判断标准为: 在最坏情况电磁危害分 析条件下 ,可能进入电火工品的射频功率 P 与电 火工品 最大不 发火射 频功率 PM NF相 比 ,若 P < PMN F ,则武器装置中使用的电火 工品是绝对安全的。 因此 ,通过对武器装置 进行电磁危害分析 ,能够提出系统安全的结 论 ; 而用现场辐照试验法 ,只能提供武器装 置中使用的电火工品不安全的结论 [ 4]。
关键词 电火工 品 射频感度 发火机制 分类号 T Q 565. 3 T J 450. 6
Initiation Mechanism and Application for RF Sensitivity of EEDS
Li Ji nrong ( T he 213th Research Instit ute o f China
连串的重复电脉冲就有可能使桥丝温度不
断升高 ,直到引起电火工品发火。 电火工品脚壳间 ,桥丝对之间局部出现
极热指的是 ,当施加的射频能量的试验频率
较低时 , 电火工品脚 -壳、桥 -桥发火方式下
的射频阻抗 ,将出现电阻分量小而电抗分量 很大的情况。 在这种情况下 ,即使在电火工
品上施加的射频功率不大 ,也有可能在其两 端 (脚 -壳、桥 -桥 )产生较高的 射频电压 ,可
当讨论电火工品的射频感度时 [1 ] ,发现 情况比较复杂 ,它可以因受到以下 2种作用
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火 工 品
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而发火。
( 1) 电火工品元器件内部 (脚线间的桥
丝 )受大功率射频作用时产生热积累 ,出现 过热。 通常是低电压大电流的作用所致。
( 2) 电火工品元器件内部 (脚 -壳间 ,对 双桥电火工品还有桥丝对之间 )受高电位作
用 ,产生击穿 ,元器件局部出现极热 ,通常是
高电压弱电流的作用。
实际上 ,上述 2种作用是否会引起电火 工品发火 ,取决于所施加射频能量的强度、 调制 和电火工 品的射频 阻抗 [ 2]、射频感度
等。
电火工品脚线间桥丝的热积累指的是 ,
当桥丝上受到一连串干扰电脉冲作用时 ,在 下一个电脉冲到来前 ,前一个电脉冲作用到 桥丝上 ,桥丝所产生的热量未被散尽。 而一
参考文献
1 李锦荣 .电火工品的射频感度 .火工品 , 1988( 4) 2 李锦荣 .电火工品射频阻抗测量及其应用 .火工
品 , 1995( 1) 3 Li Jinrong , Yao N ia njing. T ests fo r R F Ha z-
ard Ev aluatio n EEDS. 北 京: ISP E 论 文 集 , 1 98 7 4 李锦荣 .电火 工品电 磁危害分 析 . 火工品 , 1992 ( 4)1999. 1 Nhomakorabea火 工 品
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电火工品射频发火机制及其 射频感度的应用简介
李锦荣
(中国兵器工业第 213研究所 ,陕西西安 , 710061)
摘 要 简要介绍了 射频对电火工品的 作用机制。 通过分析最 坏情况电磁 危害条件 下 的射频功率和电火工 品最大不发火射频功率的推算 ,确定了电火工品在实 际使用中的抗射频 能力。
V=
P G
=
0. 5×
5 10-
6
≈
316V
此值在一定条件下 ,就有可能引起部分
电火工品发火。
在脉冲波射频源条件下 ,其峰值射频功
率和峰值射频电压 ,将起到很重要的作用。
例如: 将典型的射频脉冲波调到脉冲宽度为
1μs, 重复 频 率为 1000Hz, 其 占空 比 为 0.
001。 由于
峰值功率 =